同济大学结构力学第三章-7(桁架)
结构力学-第三章-静定桁架
FN1 FN3
FN2
FN1 = FN2 FN3 = 0
17
§3-5 静定桁架
结点法计算简化的途径
• (3) 四杆交于一点，其中两两共线，若结点无荷载，则在同一直线 上的两杆内力大小相等，且性质相同。 • 推论，若将其中一杆换成外力F，则与F 在同一直线上的杆的内力 大小为F ，性质与F 相同。
取结点为隔离体，建立（汇交力系）平衡方程求解。 每个点上有2个独立平衡方程。一般表示为： ∑FX=0 ∑FY=0
结构独立方程的总数为结点数的2倍。对于静定结构，
恰好等于未知力（杆件）总数，所以通过联列方程， 计算出全部内力和反力。
通常假定未知的轴力为拉力，计算结果得负值表示轴力为压力。
11
§3-5 静定桁架
K2 FyA 4、求杆2轴力FN2
Y2 2
FN2
选取FN1和FN3延长线的交点K2作为取矩点。 由于FN2 的力臂不易确定，将FN2 其在2点处分解为水平和竖向分 量。对K2点取矩，由∑Mk2 = 0 ，从而其竖向分量FyN2 。
杆2轴力FN2
32
§3-5 静定桁架
力矩法
Y3
N3
X3
5、求杆3轴力FN3
l
N
NX
NY
lY
12
§3-5 静定桁架
例5-1 试用结点法求三角形桁架各杆轴力。
10 kN 5 kN 2m
10 kN C
10 kN F 5 kN
E G D 2 m 4=8 m H
A 20 kN
B 20 kN
解: (1) 求支座反力。
FxA 0
FyA 20 kN FyB 20 kN
(↑) (↑)
结构力学桁架
7根 0 0
0
AC=BC
A
C
P E
P 1 2
P
2P/3
B
2P × 3
D A
对称结构受对称荷载作用 ① N1=N2≠0 ② N1=－N2 ③ N1≠N2 ④ N1=N2=0
× × × √
NAB= 2
NED=0 （×） C
作业：3-17，3-18（a）
利用组成规律可以两种方式构造一般的结构： （1）从基础出发构造
3.5 静定桁架
§1 桁架的特点和组成分类 桁架是由链杆组成的格构体系，当荷载仅作用在结点上 时，杆件仅承受轴向力，截面上只有均匀分布的正应力，是最 理想的一种结构形式。
上弦杆
理想桁架：
腹杆 下弦杆
（1）桁架的结点都是光滑无摩擦的铰结点； （2）各杆的轴线都是直线，并通过铰的中心； （3）荷载和支座反力都作用在结点上 主应力、次应力
4
X
Y34 40 3 40 30 4
N12
N12 X 13 0 N12 60
N 35 30 60 0 N 35 90
3
-90 30
5
-90
7
60 80
H=0
+ 15 75
60
2 40kN
60
4 60kN
75
6 80kN 8
4×3m=12m V1=80kN V8=100kN
⑶取ⅠⅠ截面以上
B
a
a
a
M
C
Pa N AD 2a N BE a 0
N BE P
2.求图示桁架指定杆轴力。 解： ①找出零杆如图示； 5m
1
②由D点
结构力学-静定桁架课件
平衡条件又满足对称条件）
对称
平衡
（合2的）杆当，荷轴载力反为对零称。时，可编通辑过pp并t 垂直于对称轴的杆件、与对称轴重
P
P
P
12
αα 3 A4
N2 0
y 0
N1
N3
αα A
N4
上图为对称结构、对称荷载的情况， 结点A 在对称轴上。
由∑Y＝0 ， N1＝ N2=0 ∑X＝0， N3＝ N4
可编辑ppt
PPP
12
αα A
FN2
y FN1
FN3
αα A
FN4
上图为对称结构、对称荷载的情况， 但结点 A不在对称轴上。
由∑Y＝0 ， FN1＝-FN2（即K形结点）
可编辑ppt
对称桁架结构在对称荷载作用下 对称轴上的K型结点无外力作用时， 其两斜杆轴力为零。
4×a
P
P
P
P
P
2P
－P －P
－P
2P －P
在平面内绕对称轴旋转180度，荷载的作用点重合，作用方 向相反便是反对称荷载，如果荷载的作用点重合，作用方向相
同，便是正对称荷载 ，也即对称荷载。
对称结构在对称荷载作用下，内力是对称的；在反对称荷载 作用下，内力是反对称的。利用这一点，可计算半边结构的内
力。对于对称桁架可以利用对称性判断零杆：
（1）在荷载对称时，K形节点位于对称轴上，并且该节点无外 力，则两个斜杆为零杆。（原因是他们只有等于零才能既满足
能保证桁架的坚固性。
分析桁架内力时，如首先确定其中的零杆，这
对后续分析往往可有编辑利pp。t
小结： （1） 支座反力要校核； （2） 判断零杆及特殊受力杆； （3） 结点隔离体中，未知轴力一律设为拉力， 已知力按实际方向标注； （4） 运用比拟关系 N Fx Fy 。 l lx ly
最新完整的结构力学答案-同济大学朱慈勉
对B点求矩
20 9 (4.5 3) RF 6 RF 45() M E 0.5 20 92 45 9 405, RE 135() MCF 45 3 135, MCD 0.5 20 9 90 M BA 0.5 20 9 90
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(b)
1
M
5.75
精品文档
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5FP
5FP
5FP
5 4
FP
5 4
FP
5FP
2FP
5 4
FP
2FP k
由节点法知：
对A节点 对E节点
FNAD =- 5FP
FNEC
5 4
FP
FNAE 2FP
FNEF
5 4
FP
1
由节点法知：
k
对A节点
FNAD =-
5 2
FNAE 1
yc
F N FNPl EA
1 EA
2
qa 2
q
G
H
qa2 IJ
B
C
a
a
3qa 2 2
qa 2
a
3qa 2 2
qa 2 2
a
对H点求矩：
qa 2
qa 2 2
HC
a
HC
1.5qa()
对F点求矩：
qa 1.5a H A a 0 H A 1.5qa() H D 0, MGF qa2, MGH 1.5qa2
qa 2
qa 2 2
xB
1 EI
M ( )M ( )ds
1
2
qR2(1 cos )R sin Rd
1
qR 4 ()
EI 0
2EI
03 结构力学静定桁架
∑M
D
=0
∑F
F 2 (2 FP − P ) × b = 3FP b 2
FP − 2 FP = 0 2
Y
=0
( FNGD − FNGC ) sin α + FP +
FNGD = −
2014-12-3
FNGC = − 5 FP
5 FP 2
见图(c)有时利用未知杆力在隔离 体上的分力表示，可避免求斜杆 力臂的麻烦。
。
在同一坐标中，桁架杆的轴力及投影与杆长及 投影有比例关系如下：见图6-1-3
2014-12-3
图6-1-3
规定
桁架杆轴力以受拉为正。
2014-12-3
第二节 桁架内力计算的结点法
1、结点法：
每次取一个结点为隔离体，利用结 点平衡条件，求解杆轴力的方法。
A
例6-2-1
返回
用结点法计算图(a)所示静定桁架。
C K E D 4b
FAy=2F P F By=2FP
b
FAx=0
(a)
2014-12-3
(b)
解：
对于简单桁架，可以用结点法求出全部 杆件的轴力。
对本例，用结点法计算如下： 结点A： 见图(c)
FNAG F Ax=0 F Ay=2F P
(c)
2014-12-3
要点是
按拆二元体的顺序，依次取结点（每次截 断两根未计算的杆件）为隔离体，可不解 联立方程。
(f)
2014-12-3
截面法所截开的杆件中，轴力未知 的杆件一般不应超过三根，这样可 不解联立方程。
仍以上一节例6-2-1为例，见图6-3-1。
I
用截面I—I截开桁架第二节间的三根杆，取 左侧部分为隔离体。然后，分别以截断的三 根杆中的两两杆的交点为矩心，建立两个力 矩平衡方程，再由一个投影方程，可不解联 立方程，求出该截面上的三杆的轴力。
结构力学 第三章桁架PPT课件
YB
1.求支座反力
XA 0 YA 3Fp YB 3Fp
8
Fp
Fp
H
3aF p / 2 F p F D
XA A YA
ห้องสมุดไป่ตู้
C EG 6a
Fp J Fp
L
IK
F p / 2 N AD
A
Fp / 2
B
YA
N
N
AC
CA
Fp
YB
D
1.求支座反力 XA 0 YA 3Fp YB 3Fp
N CD
C N CE
N DF N DE
三.几点建议: 1.好的学习效率=F(M1*M2*M3) 其中: M1------Motivation,M2--------Manner,M3-----------Method 2.学习中要特别注重基本概念、基本理论、基本方法的正确建立，掌握 各知识点之间的区别和联系，提高综合应用已学知识分析问题解决问题的能力。
结构力学
2005年06月 1
整体概述
概况一
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概况二
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概况三
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2
本学期《结构力学》教学进程及主要教学参考书简介
一.主要教学内容及教学时数安排：（课内总学时 72）
零杆:轴力为零的杆
0 0
例:试指出零杆
Fp
受力分析时可以去掉零杆, 是否F说p 该杆在结构中是可 有可无的?
0 0
练习:试指出零杆
Fp
Fp
12
0 0
Fp 0
0
练习:试指出零杆
《结构力学》静定桁架和组合结构的内力分析-知识点归纳总结
5.2 《结构力学》静定桁架和组合结构的内力分析-知识点归纳总结一、桁架按几何组成特征分类（1）简单桁架：由基础或一个基本铰结三角形依次增加二元体形成；（2）联合桁架：由几个简单桁架按几何不变体系的几何组成规则形成；（3）复杂桁架：不是按简单桁架或联合桁架几何组成方式形成。
二、桁架计算的结点法1、取隔离体截取桁架结点为隔离体，作用于结点上的各力（包括外荷载、反力和杆件轴力）组成平面汇交力系，存在两个独立的平衡方程，可解出两个未知杆轴力。
采用结点法计算桁架时，一般从内力未知的杆不超过两个的结点开始依次计算。
计算时，要注意斜杆轴力与其投影分力之间的关系（图1）：图1式中，为杆件长度，和分别为杆件在两个垂直方向的投影长度；为杆件轴力，和分别为轴力在两个相互垂直方向的投影分量。
结点法一般适用于求简单桁架中所有杆件轴力。
2、特殊杆件（如零杆、等力杆等）的判断L 形结点（图2a ）：呈L 形汇交的两杆结点没有外荷载作用时两杆均为零杆。
T 形结点（图2b ）：呈T 形汇交的三杆结点没有外荷载作用时，不共线的第三杆必为零杆，而共线的两杆内力相等且正负号相同（同为拉力或同为压力）。
X 形结点（图2c ）：呈X 形汇交的四杆结点没有外荷载作用时，彼此共线的杆件轴力两两相等且符号相同。
K 形结点（图2d ）：呈K 形汇交的四杆结点，其中两杆共线，而另外两杆在共线杆同侧且夹角相等。
若结点上没有外荷载作用，则不共线杆件的轴力大小相等但符号相反（即一杆为拉力另一杆为压力）。
Y 形结点（图2e ）：呈Y 形汇交的三杆结点，其中两杆分别在第三杆的两侧且夹角相等。
若结点上没有与第三杆轴线方向倾斜的外荷载作用，则该两杆内力大小相等且符号相同。
对称桁架在正对称荷载下，在对称轴两侧的对称位置上的杆件，应有大小相等、性质相y N x x yF F F l l l ==l x l y l N F x F y F同（同为拉杆或压杆）的轴力；在反对称荷载下，在对称轴两侧的对称位置上的杆件，应有大小相等、性质相反（一拉杆一压杆）的轴力。
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朱慈勉 结构力学 第2章课后答案全解2-2 试求出图示体系的计算自由度，并分析体系的几何构造。
(a )ⅠⅡⅢ(ⅠⅡ)(ⅠⅢ)(Ⅱ Ⅲ)舜变体系`ⅠⅡⅢ(b)W=5×3 - 4×2 – 6=1>0几何可变(c)有一个多余约束的几何不变体系(d)2-3 试分析图示体系的几何构造。
(a)(ⅠⅢ)ⅠⅡⅢ(ⅠⅡ)(Ⅱ Ⅲ)几何不变W=3×3 - 2×2 – 4=1>0可变体系ⅠⅡⅢ（ⅠⅡ）（ⅠⅢ）（ⅡⅢ）几何不变2-4 试分析图示体系的几何构造。
(a)（ⅠⅢ）（ⅠⅡ）（ⅡⅢ）ⅠⅡⅢ几何不变(b)W=4×3 -3×2 -5=1>0几何可变体系ⅢⅠⅡ（ⅠⅢ）（ⅡⅢ）（ⅠⅡ）几何不变(d)（ⅠⅡ）ⅢⅠⅡ（ⅡⅢ）（ⅠⅢ）二元杆有一个多余约束的几何不变体ⅠⅡⅢ（ⅠⅢ）（ⅡⅢ）（ⅠⅡ）舜变体系(f)ⅠⅡⅢ（ⅠⅢ）（ⅡⅢ）（ⅠⅡ）无多余约束内部几何不变ⅠⅡⅢ（ⅠⅢ）（ⅠⅡ）（ⅡⅢ）二元体(h)ⅠⅡⅢ（ⅠⅢ）（ⅠⅡ）（ⅡⅢ）二元体多余约束W=3×8 - 9×2 – 7= -1, 有1个多余约束2-5 试从两种不同的角度分析图示体系的几何构造。
(a)（ⅠⅢ）ⅠⅡⅢ（ⅠⅡ）（ⅡⅢ）舜变体系(b)ⅠⅡⅢ（ⅠⅡ）（ⅡⅢ）（ⅠⅢ）几何不变同济大学朱慈勉 结构力学 第3章习题答案3-2 试作图示多跨静定梁的弯矩图和剪力图。
(a)4P F a2P F a 2P F a Ｍ4P F Ｑ34P F 2P F(b)ABCaa aaaF P a DEFF P2m6m2m4m2mABCD10kN2kN/m４2020M Q10/326/3４10(c)21018018040M1560704040Q(d)3m2m2mA B CEF15kN 3m3m4m20kN/mD 3m2m2m2mA2m 2m2mABCD E FG H 6kN ·m4kN ·m 4kN2m7.5514482.524MQ3-3 试作图示刚架的内力图。
结构力学之静定平面桁架
450 N1 P
静定平面桁架
A
B Nb
X B P Y
UNIVERSITY OF JINAN
为求Nb，取结点B为研究对象， ∑X=0，
2 N b P cos 45 P 2
0
（拉力）
静定平面桁架
（三）结点法和截面法的联合应用
在例题3中，先用截面法求出部分杆的轴力后，再用结 点法求出b杆的轴力。在一道题中，结点法和截面法都 得到了应用。求解桁架，不必拘泥与那种方法，只要 能快速求出杆件的轴力，就是行之有效的。 1．基本理论 隔离体（研究对象），平衡力系 2．技巧 （1）结点法和截面法的联合应用，不分先后，简单、快捷 求出内力为前提。 （2）巧取隔离体，即巧作截面，避免求解联立方程。 （3）尽力避免求未知力臂，可把所求力沿其作用线延长至 恰当位置后分解，先求分力，再用相似定理求该力。 （4）结点法求解时，选恰当的坐标系，尽力避免求联立方 程。 （5）有零杆的结构，先去掉零杆。
静定平面桁架
原结构去掉零杆后变为下图：
UNIVERSITY OF JINAN
通过此题的过程，我们要学会巧取坐标系， 掌握受力图的画法。
静定平面桁架
（二）截面法（截取两个以上结点作为研究对象） 1．截面法的应用条件：
截面所截断的各杆中，未知力的个数不超过3个
UNIVERSITY OF JINAN
2．截面单杆的概念
解：1）先找零离力杆。
N67=0，N63=0， N85=0 2）取结点8为研究对象，画出 受力图
3
4
5
4m 1
3m N87 8 40 kN N85=0 3m ∑X=0，N87+40=0， 得： N87= -40 kN（得负值表示受压）
同济大学结构力学第三章-8(桁架)
因为
FN=±M0/r ±
其中：M0为同样跨度的简支梁相应位置的弯矩， 其中： 为同样跨度的简支梁相应位置的弯矩， 其中 为弦杆内力对矩心的力臂。 r 为弦杆内力对矩心的力臂。
平行弦杆的竖杆内力及斜杆的竖向 分力等于简支梁相应位置的剪力， 简支梁相应位置的剪力， 简支梁相应位置的剪力 由中间向两端递增。 由中间向两端递增。
I
12 G E 4m
M图(kN . m)
B 2m 4m
C -6
D 4m 2m 2m
I
3 kN
一般情况下应先计算链杆的轴力 取隔离体时宜尽量避免截断受弯杆件返Leabharlann 回§3-7 静定结构的一般性质
在线性弹性范围内，静定结构满足平衡 条件的反力和内力解答是唯一的。 非荷载因素不引起静定结构的反力和内 力。 非荷载因素：温度变化、支座位移、材
§3-5 静定组合结构
特点 既有桁架杆， 既有桁架杆，又有弯曲杆 一般有一些关键的联系杆 求解的关键点 选择恰当方法解决关键杆内力计算 选择截面时， 选择截面时，必须注意区分两类杆
组合结构的计算
组合结构——由链杆和受弯杆件混合组成的结构。 由链杆和受弯杆件混合组成的结构。 组合结构 由链杆和受弯杆件混合组成的结构 8 kN A FN图(kN) 5 kN 4 -6 F 6 12
抛物线形弦杆的上弦符合合理 抛物线形弦杆的上弦符合合理 拱轴线，腹杆内力为零。 拱轴线，腹杆内力为零。
三角形桁架的腹杆内力由中间向两 三角形桁架的腹杆内力由中间向两 端递减。 端递减。
小 结
熟练掌握 计算桁架内力的基 本方法： 结点法和截面法 本方法： 采取最简捷 最简捷的途径计算桁架 采取最简捷的途径计算桁架 内力
§3-4 静定平面桁架-续 静定平面桁架-
结构力学 第三章桁架讲解
上弦杆
腹杆
下弦杆
理想与实际的偏差：并非理想铰接， 并非理想直杆， 并非为二力杆。
主内力:按计算简图计算出的内力，次内力:实际内力与主内力的差值
2.桁架的分类
按几何组成分类：
简单桁架—在基础或一个铰结三角形上依次加二元体构成 联合桁架—由简单桁架按基本组成规则构成 复杂桁架—非上述两种方式组成的静定桁架
第三章 静定结构受力分析
§3-4 静定桁架受力分析
(Statically determinate trusses)
1. 桁架的特点
（1）桁架的结点都是光滑无摩擦的铰结点； 理想桁架：
（2）各杆的轴线都是直线，并通过铰的中心；
结论：理想桁 架中的杆件均
（3）荷载和支座反力都作用在结点上。
是“二力杆”
对称,方向反对称的荷载
Fp
Fp
Fp
Fp
对称荷载
反对称荷载
对称结构的受力特点:在对称荷载作用下内力是对称的, 在反对称荷载作用下内力是反对称的。
Fp
Fp
Fp
Fp
E
D
0
A
B
C
Fp
Fp
E
D
A
B
C
既对称 又平衡 NCE NCD 0
E
D
既反对称
E
D
NED 0
又平衡
例:试求图示桁架A支座反力.
B
F
0, NDF
N DA
Fp
其它杆件轴力求 法类似.
求出所有轴力后, 2 / 2 应2把2F轴p 力标在杆件旁.
F
0, N DE
2Fp / 2
对于简单桁架,若与组成顺序相反依 次截取结点,可确保求解过程中一个方程 只包含一个未知力。